当前位置:首页 >> 电力/水利 >> 电力系统自动化实验_图文

电力系统自动化实验_图文

电力系统自动化实验

? ?

实验一

发电机组的起动与运转实验

实验二 不同控制角对应的励磁电压波形实验

?
? ? ? ?

实验三 手动准同期条件测试实验
实验四 半自动准同期并网实验 实验五 自动准同期并网实验 实验六 实验七 单机-无穷大系统稳态运行方式实验 电力系统暂态稳定实验

?

实验八

同步发电机V形曲线及零功率因数测定实验

实验一 发电机组的起动与运转实验

?
?

实验目的:
1.了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作 方法。 2.熟悉发电机组中原动机(直流电动机)的基 本特性。 3.掌握发电机组起励建压,并网,解列和停机 的操作

?

?

?
?

二、原理说明

在本实验平台中,原动机采用直流电动机模拟 工业现场的汽轮机或 ? 水轮机,调速系统用于调整原动机的转速和输 出的有功功率,励磁 ? 系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。 图1为调速系统的原理结构示意图, ? 图2为励磁系统的原理结构示意图。

图1 调速系统原理结构示意图

装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入THLWT-2 型微机调速装置,该装置将转速信号转换成电压,和给定电压 一起送入ZKS-15型直流电机调速装置,采用双闭环来调节原动 机的电枢电压,最终改变原动机的转速和输出功率。

?

装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式 送入THLWT-2型微机调速装置,该装置将转速 信号转换成电压,和给定电压一起送入ZKS-15 型直流电机调速装置,采用双闭环来调节原动机 的电枢电压,最终改变原动机的转速和输出功率。

?

?

?

?

?

发电机出口的三相电压信号送入电量采集模块1, 三相电流信号经电流互感器 也送入电量采集模块1,信号被处理后,计算结果 经485通信口送入微机励磁装 置;发电机励磁交流电流部分信号、直流励磁电 压信号和直流励磁电流信号送 入电量采集模块2,信号被处理后,计算结果经 485通信口送入微机励磁装置; 微机励磁装置根据计算结果输出控制电压,来调 节发电机励磁电流。

图2 励磁系统的原理结构示意图

三、实验内容与步骤 ? 1.发电机组起励建压 ? ⑴ 先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四 芯插座(两个大四芯插座可通用)。接着依次打开 控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源” 的电源开关;再打开实验台的“三相电源”和“单 相电源”开关。 ? ⑵ 将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开” 的位置,此时,实验台上的“原动机启动”光字牌 点亮,同时,原动机的风机开始运转,发出“呼呼” 的声音。 ? ⑶ 按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自 动/手动”键,选定“自动”方式,开机默认方式为 “自动方式”。
?

⑷ 按下THLWT-3型微机调速装置面板上的 “启动”键,此时,装置上的增速灯闪烁,表示 发电机组正在启动。当发电机组转速上升到 1500rpm时,THLWT-3型微机调速装置面板上 的增速灯熄灭,启动完成。 ? ⑸ 当发电机转速接近或略超过1500rpm时,可 手动调整使转速为1500rpm,即:按下THLWT3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键,选 定“手动”方式,此时“手动”指示灯会被点亮。 按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“+” 键或“-”键即可调整发电机转速。 ? ⑹ 发电机起励建压有三种方式,可根据实验要 求选定。一是手动起励建压;
?

一是常规起励建压;一是微机励磁。发电机建压后的值 可由用户设置,此处设定为发电机额定电压400V,具体 操作如下: ? ① 手动起励建压
?

选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的 “励磁调节方式”旋钮旋到“手动调压”,“励磁电源” 旋钮旋到 “他励”。 ? 2) 打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到 “开”。 ? 3) 建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮,逐渐增大, 直到发电机电压(线电压)达到设定的发电机电压。 ? ② 常规励磁起励建压 1) 选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励 磁方式”旋钮旋到“常规控制”,“励磁电源”旋钮旋到 “自并励”或“他励”。
1)

2) 重复手动起励建压步骤⑵ ? 3) 励磁电源为“自并励”时,需起励才能使发电机建压。 先逐渐增大给定,可调节THLCL-2常规可控励磁装置面 板上的“给定输入”旋钮,逐渐增大到3.5V左右,按下 THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“起励”按钮然后 松开,可以看到控制柜上的“发电机励磁电压”表和“发 电机励磁电流“表的指针开始摆动,逐渐增大给定,直到 发电机电压达到设定的发电机电压。 ? 4) 励磁电源为“他励”时,无需起励,直接建压。逐渐 增大给定,可调节THLCL-2常规励磁装置面板上的“给 定输入”旋钮,逐渐增大,直到发电机电压达到设定的发 电机电压。
?

③ 微机励磁起励建压 1) 选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励 磁方式”旋钮旋到“微机控制”,“励磁电源”旋钮旋到 “自并励”或“他励”。 ? 2) 检查THLWL-3微机励磁装置显示菜单的“系统设置” 的相关参数和设置。具体如下: ? “励磁调节方式”设置为实验要求的方式,此处为“恒 Ug”。“恒Ug预定值”设置为设定的发电机电压,此处为 发电机额定电压。“无功调差系数”设置为“+0”,具体 操作见THLWL-3微机励磁装置使用说明书。 ? 3) 按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“启动”键, 发电机开始起励建压,直至THLWL-3微机励磁装置面板 上的“增磁”指示灯熄灭,表示起励建压完成。
?

2.发电机组停机 ? ⑴ 减小发电机励磁至0。 ? ⑵ 按下THLWT-3微机调速器装置面板上的 “停止”键。 ? ⑶ 当发电机转速减为0时,将THLZD-2电力系 统综合自动化控制柜面板上的“励磁电源”打到 “关”,“原动机电源”打到“关”。
?

?

3.发电机组并网
① 手动并网 ? 所谓“手动并网”,就是手动调整频差和压差,满足条 件后,手动操作并网断路器实现并网。 ? 1) 选定“同期方式”。将实验台上的“同期方式”旋钮 旋到“手动”状态。 ? 2) 观测同期表的指针旋转。同期时,以系统为基准,fg > fs 时同期表的相角指针顺时针旋转,频率指针转到“+” 的部分;Ug>Us 时压差指针转到“+”。反之相反。fg和 Ug表示发电机频率和电压;fs 和Us表示系统频率和电压。 根据同期表指针的位置,手动调整发电机的频率和电压, 直至频率指针和压差指针指向“0”位置。表示频率差和压 差接近于“0”,此时相角指针转动缓慢,当相角指针转至 中央刻度时,表示相角差为“0”,此时按下断路器QF0的 “合闸”按钮。完成手动并网。
?

?

② 半自动并网

所谓“半自动并网”,就是手动调整频差和压差至满足 条件后,系统自动操作并网断路器实现并网。 1) 选定“同期方式”。将THLZD-2电力系统综合自动化 实验台上的“同期方式”旋钮旋到“半自动”状态。 ? 2) 检查THLWZ-2微机准同期装置的系统设置菜单的 “系统设置”的相关参数和 ? 设置。具体如下: ? “导前时间”设置为200ms“允许频差”设置为 0.3Hz“允许压差”设置为2V; ? 自动调频”设置为“退出”“自动调压”设置为“退 出”“自动合闸”设置为“投入”
?

3) 投入微机准同期。按下THLWZ-2微机准同期装置面 板上的“投入”键。 ? 4) 根据THLWZ-2微机准同期显示的值,手动调整频差 和压差,满足条件后,自动并网。 ? ③ 自动并网 ? 所谓“自动并网”,就是自动调整频差和压差,满足条 件后,自动操作并网断路器, ? 实现并网。 1) 选定“同期方式”。将THLZD-2电力系统综合自动化 实验台上的“同期方式”旋钮旋 2) 到“自动”状态。 ? 2) 检查THLWZ-2微机准同期装置的系统设置内显示菜 单的“系统设置”的相关参数和设置。具体如下:
?

?

“导前时间”设置为200ms,“允许频差”设置为0.3Hz, “允许压差”设置为2V“自动调频”设置为“投入”, “自动调压”设置为“投入”,“自动合闸”设置为“投 入”。 ? 5) 满足条件后,并网完成。 ? 6) 退出同期表。将THLZD-2电力系统综合自动化实验 台上的“同期表控制”旋钮打到“退出”状态。 ? 5.发电机组解列 ? ⑴ 将发电机组输出的有功和无功减为0。具体操作: ? ① 多次按下THLWT-3微机调速装置“-”键,逐步减 少发电机有功输出,直至有功接近0。 ? ② 调节励磁,减小无功。多次按下THLWL-3微机励磁 装置面板上的“-”键,逐步减少发电机无功输出,直至 无功接近于0。

备注:在调整过程中,注意不要让发电机进相。 ? ⑵ 按下THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的断路器QF0的 “分闸”按钮,将 ? 发电机组和系统解列。然后发电机停机. ? 6.发电机组组网运行 ? 该功能是配合THLDK-2电力系统监控实验台而设定的。 ? ⑴ 将THLZD-2电力系统综合自动化实验台上的“发电机运行方式” 切至“联网”方式。 ? ⑵ 将THLZD-2电力系统综合自动化实验台左侧的电缆插头接入 THLDK-2电力系 ? 统监控实验台。 ? ⑶ 重复实验1发电机组起励建压步骤。 ? ⑷ 采用手动并网方式,将发电机组并入THLDK-2电力系统监控实 验台上的电力网。
?

四、实验报告 ? 1.简述发电机组起励建压,并网,解列和停机 的操作步骤。 ? 2.为什么发电机组送出有功和无功时,先送无 功? ? 3.为什么要求发电机组输出的有功和无功为0 时才能解列?
?

实验二 不同控制角对应的励磁 电压波形实验

?

一、实验目的

?

? ? ?

1.加深理解三相桥式全控整流及有源逆变电路的工作原 理。 2.观察三相桥式全控整流、逆变的各点工作波形。 3.了解移相触发电路的特性和工作原理。 4.观察触发脉冲及其相位的移动范围

二、工作原理
?

三相桥式全控整流电路如图2-1所示,三相桥式全控整流 电路的六个整流元件全部采用晶闸管,六只晶闸管的导通 顺序应为1,2,3,4,5,6。它们的触发脉冲相位依次相 差60°。为了保证开始工作时,能有两个晶闸管同时导通, 需用宽度大于60°的触发脉冲,也可用双触发脉冲,例如 在给VS1脉冲时也补给VS6一个脉冲。

图2-1 三相桥式全控整流电路

1.观测6路触发脉冲。 ? ⑴ 先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座。接着依 次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开 关;再打开实验台的 “三相电源”和“单相电源”开关。 ? ⑵ 将实验台上的“励磁方式”选为“微机控制”,同时选择“励 磁电源”为“他励”方式。 ? ⑶ 不启动机组,不加励磁电源,将控制柜上的“励磁电源”选至 “关”的位置。 ? ⑷ 选定THLWL-3微机励磁装置里的菜单项“系统设置”,再进入, 设置“励磁调节方式”为“恒UR”方式。 ? ⑸ 将示波器接入控制柜上的六路脉冲测试孔(A+,A-,B+,B-, C+和C-)中的任一路,示波器探头的地接“com1”。通过示波器可 观测到触发的双窄脉冲。按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“+” 键,逐步增大给定电压UR,可移动触发脉冲的位置。
?

2.测量控制角α并与计算值比较,观测三相全控桥的电压输出及 其波形 ? ⑴ 操作步骤同实验内容⒈步骤⑴和步骤⑵。 ? ⑵ 不启动机组,加入励磁电源,将控制柜上的“励磁电源”选至 “开”的位置。 ? ⑶ 操作步骤同实验内容⒈步骤⑷。 ? ⑷ 将示波器接入控制柜上的测试孔Ud+和Ud-,可观测全控桥输 出电压波形。 ? ⑸ 按下THLWL-3微机励磁装置面板上的“+”键或“-”键,即 可逐渐减少或增加控制角α,从而改变三相全控桥的电压输出及其波 形,改变发电机励磁电流。 ? ⑹ 调节励磁电流为表2-1规定的若干值,将示波器接入控制柜上的 测试孔Uac,UR和com2,根据线电压Uac的波形和触发脉冲UR的相 对位置,测出α角,另外利用数字万用表测出电压Uac和全控桥输出 电压Ud,通过Ud,Uac和数学公式也可计算出一个α角来;将上述数 据记录入表2-1后,比较两种途径得出的α有无不同,分析其原因。
?

表2-1
序号
电量 励磁电流Ie(A) 输入电压Uac(V) 1 0 2 0.5 3 1.5 4 2.5 5 3.5

输出电压Ud(V)
输出电压的波形 由公式计算的α角 示波器读出的α角

计算公式:
Ud ? 1.35UacCOS? (0 ? ? ? ? / 3)

Ud ? 1.35Uac[1 ? COS (? ? ? / 3)]

(? / 3 ? ? ? 2? / 3)

四、实验报告
? ? ?

⒈ 分析说明三相桥式全控整流回路的原理。 ⒉ 根据实验数据,画出全控整流电路输出特性Ud=f(α)。 ⒊ 研究实验中出现的各种波形,并进行分析说明。

实验三 手动准同期条件测试实验

一、实验目的 1.加深理解同步发电机准同期并列运行原理, 掌握准同期并列条件。 ? 2.掌握手动准同期的概念及并网操作方法,准 同期并列装置的分类和功能。 ? 3.熟悉同步发电机手动准同期并列过程
?

二、原理
在满足并列条件的情况下,只要控制得当,采用准同 期并列方法可使冲击电流很小且对电网扰动甚微,故准同 期并列方式是电力系统运行中的主要并列方式。准同期并 列要求在合闸前通过调整待并发电机组的电压和转速,当 满足电压幅值和频率条件后,根据“恒定越前时间原理”, 由运行操作人员手动或由准同期控制器自动选择合适时机 发出合闸命令,这种并列操作的合闸冲击电流一般很小, 并且机组投入电力系统后能被迅速拉入同步。

?

正弦整步电压是不同频率的两正弦电压之差,其幅值 作周期性的正弦规律变化。它能反映发电机组与系统间的 同步情况,如频率差、相角差以及电压幅值差。线性整步 电压反映的是不同频率的两方波电压间相角差的变化规律, 其波形为三角波。它能反映电机组与系统间的频率差和相 角差,并且不受电压幅值差的影响,因此得到广泛应用。 手动准同期并列,应在正弦整步电压的最低点(相同 点)时合闸,考虑到断路器的固有合闸时间,实际发出合 闸命令的时刻应提前一个相应的时间或角度。

?

三、实验内容与步骤
”旋钮开关打到“他励”位置;将“同期方式”旋钮开 关打到“手动”位置。微机选定实验台面板上的旋钮开关 的位置:将“励磁方式”旋钮开关打到“微机励磁” ? 位置;将“励磁电源励磁装置设置为“恒Ug”控制方式。 ? 1.发电机组起励建压,使n=1485 rpm;Ug=390V。 ? 将自耦调压器的旋钮逆时针旋至最小。按下QF7合闸按 钮,观察实验台上系统电压表,顺时针旋转旋钮至显示线 电压400V,然后按下QF1和QF3合闸按钮。 ? 2.在手动准同期方式下,发电机组的并列运行操作在 这种情况下,要满足并列条件,需要手动调节发电机电压、 频率,直至电压差、频差在允许范围内,相角差在零度前 某一合适位置时,手动操作合闸按钮进行合闸。
?

⑴ 将实验台上的“同期表控制”旋钮打到“投入”状态。 投入模拟同期表。观察模拟式同期表中,频差和压差指针 的偏转方向和偏转角度,以及和相角差指针的旋转方向。 ? ⑵ 按下微机调速装置上的“+”键进行增频,同期表的 频差指针接近于零;此时同期表的压差指针也应接近于零, 否则,调节微机励磁装置。 ? ⑶ 观察整步表上指针位置,当相角差指针旋转至接近0 度位置时,手动按下QF0合闸,合闸成功后,并网指示灯 闪烁蜂鸣。观察并记录合闸时的冲击电流将并网前的初始 条件调整为:发电机端电压为410V, n=1515 rpm,重复 以上实验,注意观察各种实验现象。
?

3.在手动准同期方式下,偏离准同期并列条件,发电 机组的并列运行操作本实验分别在单独一种并列条件不满 足的情况下合闸,记录功率表冲击情况; ? ⑴ 电压差、相角差条件满足,频率差不满足,在fg>fs 和fg<fs时手动合闸,观察并记录实验台上有功功率表P和 无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小,分别填入表 3-1; ? 注意:频率差不要大于0.5Hz。 ? ⑵ 频率差、相角差条件满足,电压差不满足,Vg>Vs 和Vg<Vs时手动合闸, ? 观察并记录
?

?

实验台上有功功率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏 转角度大小,分别填入表3-1;注意:电压差不要大于额定 电压的10%。 ? ⑶ 频率差、电压差条件满足,相角差不满足,顺时针旋 转和逆时针旋转时手动合闸,观察并记录实验台上有功功 率表P和无功功率表Q指针偏转方向及偏转角度大小,分 别填入表3-1。注意:相角差不要大于30°。 ? 表3-1 偏离准同期并列条件并网操作时,发电机组的功 率方向变化表 ⑷ 发电机组的解列和停机。
?

表3-1

状态 参数 P(kW) Q(kVar)

fg>fs

fg<fs

Vg>Vs

Vg<Vs

顺时针

逆时针

四、实验报告 1.根据实验步骤,详细分析手动准同期并列过 程。 ? 2.根据实验数据,比较满足同期并列条件与偏 离准同期并列条件合闸时,对发电机组和系统并 列时的影响。
?

实验四 半自动准同期并网实验

一、实验目的 1.加深理解同步发电机准同期并列原理,掌握 准同期并列条件。 ? 2.掌握半自动准同期装置的工作原理及使用方 法。 ? 3.熟悉同步发电机半自动准同期并列过程。
?

二、原理说明 为了使待并发电机组满足并列条件,完成并列自动化的 任务,自动准同期装置需要满足以下基本技术要求: ? 1.在频差及电压差均满足要求时,自动准同期装置应 在恒定越前时间瞬间发出合闸信号,使断路器在δe=0时 闭合。 ? 2.在频差或电压差有任一满足要求时,或都不满足要 求时,虽然恒定越前时间到达,自动准同期装置不发出合 闸信号。 ? 3.在完成上述两项基本技术要求后,自动准同期装置 要具有均压和均频的功能。如果频差满足要求,是发电机 的转速引起的,此时自动准同期装置要发出均频脉冲,改 变发电机组的转速。如果电压差不满足要求,是发电机的 励磁电流引起的,此时自动准同期装置要发出均压脉冲, 改变发电机的励磁电流的大小。
?

?

?

同步发电机的自动准同期装置按自动化程度可分 为:半自动准同期并列装置和自动准同期并列装 置。 半自动准同期并列装置没有频差调节和压差调节 功能。并列时,待并发电机的频率和电压由运行 人员监视和调整,当频率和电压都满足并列条件 时,并列装置就在合适的时间发出合闸信号。它 与手动并列的区别仅仅是合闸信号由该装置经判 断后自动发出,而不是由运行人员手动发出。

三、实验内容与步骤 选定实验台面板上的旋钮开关的位置:将“励磁方式” 旋钮开关打到“微机励磁”位置;将“励磁电源”旋钮开 关打到“他励”位置;将“同期方式”旋钮开关打到“半 自动”位置。微机励磁装置设置为“恒Ug”控制方式; “手动”方式。 ? 1.发电机组起励建压,使n=1480rpm;Ug=400V。 (操作步骤见第一章) ? 2.查看微机准同期的各整定项是否为附录八中表4-82的设置(出厂设置)。 ? 如果不符,则进行相关修改。然后,修改准同期装置中 的整定项: ? “自动调频”:退出。“自动调压”:退出。 ? “自动合闸”:投入。
?

注:QF0合闸时间整定继电器设置为td-(40~ 60ms)。td为微机准同期装置的导前时间设置,出厂设 置为100ms,所以时间继电器设置为40~60ms ? 3.在半自动准同期方式下,发电机组的并列运行操作 ? 在这种情况下,要满足并列条件,需要手动调节发电机 电压、频率,直至电压差、频差在允许范围内,相角差在 零度前某一合适位置时,微机准同期装置控制合闸按钮进 行合闸。
?

⑴ 观察微机准同期装置压差闭锁和升压和降压指示灯的 变化情况。升压指示灯亮,相应操作微机励磁装置上的 “+”键进行升压,直至“压差闭锁”灯熄灭;降压指示 灯亮,相应操作微机励磁装置上的“-”键进行降压,直 至“压差闭锁”灯熄灭。此调节过程中,观察并记录观察 并记录压差减小过程中,模拟式同期表中,电压平衡表指 针的偏转方向和偏转角度的大小的变化情况。 ? ⑵ 观察微机准同期装置频差闭锁和加速和减速指示灯的 变化情况。加速指示灯亮,相应操作微机调速装置上的 “+”键进行增频,直至“频差闭锁”灯熄灭;减速指示 灯亮,相应操作微机励磁装置的“-”键进行减频,直至 “频差闭锁”灯熄灭。此调节过程中,观察并记录观察并 记录频差减小过程中,模拟式同期表中,频差平衡表指针 的偏转方向和偏转角度的大小的变化,以及相位差指针旋 转方向及旋转速度情况。
?

⑶ “压差闭锁”和“频差闭锁”灯熄灭,表示 压差、频差均满足条件,微机装置自动判断相差 也满足条件时,发出QF0合闸命令,QF0合闸成 功后,并网指示灯闪烁蜂鸣。观察并记录合闸时 的冲击电流。将并网前的初始条件调整为:发电 机端电压为410V, n=1515 rpm,重复以上实 验,注意观察各种实验现象。 ? ⑷ 发电机组的解列和停机。
?

四、实验报告

?

1.根据实验步骤,详细分析半自动准同期并列过程。 2.通过实验过程,分析半自动准同期与手动准同期的

?

异同点。

实验五 自动准同期并网实验

一、实验目的 1.加深理解同步发电机准同期并列原理,掌握 准同期并列条件。 ? 2.掌握自动准同期装置的工作原理及使用方法。 ? 3.熟悉同步发电机准同期并列过程。
?

图5-1 自动准同期并列装置的原理框图

自动准同期并列装置设置与半自动准同期并列装置相 比,增加了频差调节和压差调节功能,自动化程度大大提 高。微机准同期装置的均频调节功能,主要实现滑差方向 的检测以及调整脉冲展宽,向发电机组的调速机构发出准 确的调速信号,使发电机组与系统间尽快满足允许并列的 要求。微机准同期装置的均压调节功能,主要实现压差方 向的检测以及调整脉冲展宽,向发电机的励磁系统发出准 确的调压信号,使发电机组与系统间尽快满足允许并列的 要求。此过程中要考虑励磁系统的时间常数,电压升降平 稳后,再进行一次均压控制,以使压差达到较小的数值, 更有利于平稳地进行并列。
?

三、实验内容与步骤
选定实验台上面板的旋钮开关的位置:将“励磁方式” 旋钮开关打到“微机励磁”位置;将“励磁电源”旋钮开 关打到“他励”位置;将“同期方式”旋钮开关打到“自 动”位置。微机励磁装置设置为“恒Ug”控制方式;“自 动”方式。 ? 1.发电机组起励建压,使n=1480rpm;符,则进行 相关修改。然后,修改准同期装置中的整定项:“自动调 频”:投入; “自动调压Ug=400V。 ? 2.查看微机准同期各整定项是否为出厂设置。
?

如果不符”:则进行相关修改。然后,修改准同期装置 中的整定项:“自动调频”:投入; “自动调压”:投 入。“自动合闸”:投入。
?

?

3.在自动准同期方式下,发电机组的并列运行操作

在这种情况下,要满足并列条件,需要微机准同期装置 自动控制微机调速装置和微机励磁装置,调节发电机电压、 频率,直至电压差、频差在允许范围内,相角差在零度前 某一合适位置时,微机准同期装置控制合闸按钮进行合闸。 ? ⑴ 微机准同期装置的其他整定项(导前时间整定、允许 频差、允许压差)分别按表5-1,5-2,5-3修改。 ? 注:QF0合闸时间整定继电器设置为td-(40~ 60ms)。td为微机准同期装置的导前时间设置。微机准 同期装置各整定项的设置方法可参考附录四(微机准同期 装置使用说明)、实验三(压差、频差和相差闭锁与整定) 等实验内容。 ? ⑵ 操作微机励磁装置上的增、减速键和微机励磁装置升、 降压键,Ug=410V,n=1515 rpm,待电机稳定后,按 下微机准同期装置投入键。
?

观察微机准同期装置当“升速”或“降速”命令指示灯 亮时,微机调速装置上有什么反应;当“升压”或“降压” 命令指示灯亮时,微机励磁调节装置上有什么反应。 ? 微机准同期装置“升压”、“降压”、“增速”、“减 速”命令指示灯亮时,观察本记录旋转灯光整步表灯光的 旋转方向、旋转速度,以及发出命令时对应的灯光的位置。 微机准同期装置压差、频差、相差闭锁与“升压”、“降 压”、“增速”、“减速”灯的对应点亮关系,以及与旋 转灯光整步表灯光的位置。 ? 注:当一次合闸过程完毕,微机准同期装置会自动解除 合闸命令,避免二次合闸 。此时若要再进行微机准同期 并网,须按下“复位”按钮。
?

表3-3-7-1 微机准同期装置导前时间整定值与并网冲击电流的关系 导前时间设置td(s) 冲击电流Im(A) 表3-3-7-2 微机准同期装置允许频差与并网冲击电流的关系 允许频差fd(Hz) 冲击电流Im(A) 表3-3-7-3 微机准同期装置允许压差与并网冲击电流的关系 允许压差Ud(V) 5 3 1 0.3 0.2 0.1 0.1 0.3 0.5

冲击电流Im(A)
4.发电机组的解列和停机。

四、实验报告 1.根据实验内容分析自动准同期的工作原理及过程。 2.分析以下参数改变对自动准同期并列的影响:导 前时间、允许频差和允 许压差。 3.通过实验,分析自动准同期、半自动准。

实验六

单机-无穷大系统稳态运行 方式实验

一、实验目的
1.熟悉远距离输电的线路基本结构和参数的测试方法。 2.掌握对称稳定工况下,输电系统的各种运行状态与运 行参数的数值变化范围。 3.掌握输电系统稳态不对称运行的条件、参数和不对称 运行对发电机的影响等。

二、原理说明
单机-无穷大系统模型,是简单电力系统分析的最基本,最 主要的研究对象。本实验平台建立的是一种物理模型,如图61所示。

图6-1 单机-无穷大系统示意图

发电机组的原动机采用国标直流电动机模拟,但其特性与 电厂的大型原动机并不相似。发电机组并网运行后,输出有功 功率的大小可以通过调节直流电动机的电枢电压来调节。 实验平台的输电线路是用多个接成链型的电抗线圈来模拟, 其电抗值满足相似条件。“无穷大系统”采用大功率三相自耦调 压器,三相自耦调压器的容量远大于发电机的容量,可近似看作 无穷大电源,并且通过调压器可以方便的模拟系统电压的波动。 实验平台提供的测量仪表可以方便的测量(电压,电流,功 率,功率因数,频率)并可通过切换开关显示受端和送端的P, Q,cosΦ。发电机组装设了功角测量装置,通过频闪灯可以直观, 清晰的观测功角(,还可通过微机调速装置测来测量功角。

三、实验内容与步骤 开电源前,调整实验台上的切换开关的位置,确保三个电压指 示为同一相电压或线电压;发电机运行方式为并网运行;发电机 励磁方式为常规励磁,他励; 并网方式选择手动同期。 1.单回路稳态对称运行实验 ⑴ 发电机组自动准同期并网操作 输电线路选择XL2和XL4(即QF2和QF4合闸),系统侧电压 US=300V,发电机组启机,建压,通过可控线路单回路并网输电。 ⑵ 调节调速装置的增、减速键,调整发电机有功功率;调节常 规励磁装置给定,改变发电机的电压,调整发电机无功功率,使 输电系统处于不同的运行状态,为了方便实验数据的分析和比较, 在调节过程中,保持cosΦ=0.8 US=300V不变。观察并记录线路 首、末端的测量表计值及线路开关站的电压值,计算、分析和比 较运行状态不同时,运行参数(电压损耗、电压降落、沿线电压 变化、无功功率的方向等)变化的特点及数值范围,记录数据于 表6-1中。

⑶ 发电机组的解列和停机 保持发电机组的P=0,Q=0,此时按下QF0分闸按钮,再按下 控制柜上的灭磁按钮,按下微机调速装置的停止键,转速减小到 0时,关闭原动机电源。 ⑷ 实验台和控制柜设备的断电操作 依次断开实验台的“单相电源”、“三相电源”和“总电源” 以及控制柜的“单相电源”、“三相电源”和“总电源”(空气 开关向下扳至OFF)。

表6-1 COSΦ=0.8 US =300V P:kW Q:kVar U:V I:A
参数线路结构 单 回 路 P1 0.5 1 1.5 0.5 1 1.5 2 P1,Q1-送端功率; P2,Q2-受端功率; I-相平均电流; Usw-中间站电压 ΔU-电压损耗; ΔP-有功损耗; ΔQ-无功方向 Q1 P2 Q2 I US Usw ΔU ΔP ΔQ

双 回 路

2.双回路对称运行与单回路对称运行比较实验 实验步骤基本同按实验内容⒈,只是将原来的单回线路改成双 回路运行。观察并记录数据于表6-2中,并将实验结果与实验⒈ 进行比较和分析。

3.单回路稳态非全相运行实验 输送单回路稳态对称运行时相同的功率,此时设置发电机出口 非全相运行(断开一相),观察并记录运行状态和参数变化情况。

⑴ 发电机组自动准同期并网操作 实验步骤同实验内容⒈

⑵ 单回路稳态非全相运行 ① 微机保护定值整定:电流Ⅱ段“投入”,整定动作电流为2 倍稳态运行时的动作电流,动作时间0.5秒,重合闸时间10秒; 其它保护均退出。(保护定值的设定方法请查看附录六) ② 操作短路故障设置按钮,设置单相接地短路故障,设置短路 持续时间为5秒(具体操作可以参考实验指导书第一部分关于短 路故障设置的详细说明)。 ③ 将短路故障投入,此时微机保护切除故障相,准备重合闸, 即只有一回线路的两相在运行。观察此状态下的三相电流、电压 值,记录在表3-4-2中,将实验结果与实验1进行比较;(备注: 由于实验台的有功功率表和无功功率表只能测量三相平衡状态下 的有功功率和无功功率值,所以在非全相运行状态下,有功功率 和无功功率值应从微机励磁装置中读出)。 ④ 断相运行10秒后,重合闸成功,系统恢复到单回路稳态运行 状态。

表6-2 COSΦ=0.8
参数 运行状态 单回路全相运行 单 回 路 非 全 相 运 行 A相断路 B相断路 C相断路

US =300V P:kW Q:kVar
P1 0.5 1 Q1 UA UB UC

U:V I:A
IA IB IC

⑶ 发电机组的解列和停机以及实验台和控制柜设备的断电操作

四、实验报告
1.整理实验数据,说明单回路输电和双回路输电对电力 系统稳定运行的影响,并对实验结果进行理论分析。 2.根据不同运行状态的线路首、末端和中间开关站的实 验数据、分析、比较运行状态不同时,运行参数变化的特 点和变化范围。 3.比较非全相运行实验的前、后实验数据,分析输电线 路各运行参数的变化。

实验七

电力系统暂态稳定实验

一、实验目的
1.通过实验加深对电力系统暂态稳定内容的理解。 2.通过实际操作,从实验中观察到系统失步现象和掌握正 确处理的措施。 3.了解提高暂态稳定的措施。

二、原理说明
电力系统暂态稳定问题是指电力系统受到较大的扰动之后, 各发电机能否继续保持同步运行的问题。引起电力系统大扰动 的原因主要有以下几种: ⑴ 负荷的突然变化,如投入或切除大容量的负荷; ⑵ 切除或投入系统的主要元件,如发电机,变压器等; ⑶ 发生短路故障。 其中短路故障的扰动最为严重,因此常以此作为检验系统是 否具有暂态稳定的条件。

图7-1 所示简单电力系统在输电线首端发生短路时的等值 电路,分析其暂态过程:

图7-1 简单电力系统不同运行状态及其等值电路图

正常运行时发电机功率特性为:

PI ? ( Eo ?Uo) ? sin ? / X 1 ? PmI sin ?
II

短路运行时发电机功率特性为:P 故障切除发电机功率特性为:

? ( Eo ?Uo) ? sin ? / X 2 ? PmII sin ?

PIII ? ( Eo ?Uo) ? sin ? / X 3 ? PmIII sin ?

根据上面三个公式可知,功率特性发生变化与阻抗和功角特性 有关。而系统保持稳定条件是切除故障角δc小于最大摇摆角δmax, 在不计能量损耗时,根据等面积原则可简便的确定δmax。 基于上述原理,在本实验中,设置不同短路状态,使系统阻抗 X2不同,同时切除故障线路不同也使 X3不同,δmax也不同,导 致极限切除故障时间不同。使对故障切除的时间要求也不同。 在实验过程中,可以研究提高电力系统暂态稳定性的措施,如 在短路发生后,改变继电保护装置切除故障的时间,发电机采 用强励措施和采用重合闸等措施。

三、实验内容与步骤
开电源前,调整实验台上各切换开关的位置,确保三个电压 指示为同一相电压或线电压;发电机运行方式为并网运行; 发电机励磁为手动励磁,他励;并网方式为手动同期。 1.短路对电力系统暂态稳定的影响 在本实验平台上,通过对操作台上的短路故障的设置单元中 短路按钮的组合设置,可对某一固定点,进行单相接地短路, 两相相间短路,两相接地短路和三相短路试验。测定不同短 路故障下,能保持系统稳定时发电机所能输出的最大功率。

在实验台上短路故障的设置单元中,通过对操作台上的短路选择 按钮的组合可进行单相接地短路,两相相间短路,两相接地短路和 三相短路试验。 注:短路持续时间继电器的量程为0~99.99s,第三位单位为秒。 具体实验步骤如下: ① 输电线路选择双回路,系统侧电压Us =300V,发电机组起励 建压,通过双回路并网输电。 注:发电机和系统电压都调整为300V! ② 调节发电机使其输出的有功和无功功率均为零,设置微机调速 器功角测量为0。 ③ 短路故障设置及短路极限功率的测定 ④ 调节微机调速装置和手动励磁变压器,使发电机组输出 P1=1kW,COSΦ=1。 注:用户可以自行确定系统初始运行条件,但为了实验的安全和 可靠性起见,初始运行状态不宜超过半负荷)

⑤ 操作故障设置按钮,按照表7-1内容依次设置短路类型,将短 路持续时间设置为5s。按下短路投入按钮,使系统处于短路运行 状态。如果发电机在短路时间内仍然能够保持稳定运行,则退出 短路运行,通过调速装置增加有功功率,手动调节励磁电流使 COSΦ=1保持恒定,然后将短路持续时间设置继电器清零,使短 路再次投入运行,如此操作,直到出现发电机处于临界失步状态。 记录此时的极限功率和短路(短路前)电流值(电流值从微机保 护装置的“测量信息”→“模拟量”菜单下读出)。
表7-1 短路极限功率测定数据表 短路故障设置时间为t=5s Us =300V 双回路
短路类型 单相接地短路 两相接地短路 两相相间短路 Pmax(kW) 最大短路电流Imax(A)

三相短路

2.研究提高暂态稳定的措施
⑴ 快速切除故障对暂态稳定的影响 快速切除故障在提高暂态稳定性方面起着首要的、决定性的 作用,由于快速切除故障,减小了加速面积,增大了减速面积, 提高了发电厂之间并列运行的稳定性。另一方面,它可以使负荷 中的电动机端压迅速回升,减少了电动机失速、停顿的危险,提 高了负荷的稳定性。在固定短路地点,短路类型和系统运行条件 下,通过调速装置的增速按钮,增加发电机输出的有功功率,在 测定不同故障切除时间能保持系统稳定时发电机所能输出的最大 功率,分析故障切除时间对暂态稳定的影响。

具体实验步骤如下: ① 输电线路选择双回路,系统侧电压Us =300V,发电机组起 励建压,通过双回路并网输电,中间开关站合闸。注:发电机和 系统电压都调整为300V! ② 调节发电机使其输出的有功和无功功率为零,设置微机调速 器功角测量为0。 ③ 微机线路保护装置的设置按表7-2和表7-3整定,时间定值根 据表格7-4依次整定. ④ 调节调速器的增速按钮,将有功功率发至对应短路情况的极 限值(使系统刚好失步)。 ⑤ 按下短路投入按钮,使系统处于短路运行状态。此时微机保 护装置经过设定延时动作,跳开故障线路,观测系统的工作情况。 如果发电机经几次摇摆后恢复了稳定,则适当加大微机保护的时 间整定值,将短路持续时间设置清零,使短路故障再次投入。如 此操作,直至故障线路切除后系统不能恢复稳定运行,则此次微 机保护的时间整定值为极限切除时间Tmax。

表7-2 保护投退
保护序号
03 04 09





保护名称
过流Ⅱ段 过流Ⅱ段方向 过流后加速

整定方式
投 退 投

RLP 3 RLP 4 RLP 9

10
16 17 18

RLP10
RLP16 RLP17 RLP18

Ⅱ段过流低压闭锁
重合闸 重合闸检无压 重合闸检同期

退
退 退 退

表7-3 定值清单
定值序号 00 02 04 05 12 13 14 Ki1 Idz1 tzd1 tchzd1 Idz4 tzd4 代 号 定 值 名 称 保护定值套数 一次电流系数 限时Ⅱ段定值 电流Ⅱ段延时 重合闸延时 过流加速定值 过流加速延时 2IN 0.1s 整 定 范 围 1 0.1 2IN Tmax

⑥ 发电机组的解列和停机,调节发电机组的P=0,Q=0,此 时按下QF0分闸按钮,再按下控制柜上的灭磁按钮,按下调速 器的停止键,转速减小到0时,将原动机电源开关旋至关。
表7-4 短路故障设置时间为t=5s 双回路 QF5=1 Us =300V
短路类型 单相接地短路 两相接地短路 极限切除时间t (s)

两相相间短路
三相短路

⑵ 按相重合闸对暂态稳定的影响 电力系统的短路故障,特别是高压电力网的短路故障,绝大 多数是单相短路故障,因此发生短路时,没有必要把三相导线 都从电力网中切除,应该通过继电保护中选相判断,只切除故 障相,按相切除故障并采用重合闸,可以提高电力系统的暂态 稳定。 对瞬时性故障,微机保护装置切除故障线路后,经过一定时 间的延时将自动重合原线路,从而恢复全相供电,提高了故障 切除后的功率特性曲线。对永久性故障,一次重合闸后,加速 切除故障。 ① 发电机组启动、无穷大系统以及输电线路的投入。 只是双回输电线路上,按下QF5合闸按钮,投入开关站线路。 ② 完成发电机与系统并列操作。

⑶ 重合闸对暂态稳定极限的影响 参考附录六,设置微机线路保护装置,在表7-2的基础上,投 入自动重合闸功能,重合闸时间设置为0.5s. 重新进行快速切除故障对暂态稳定的影响实验,观察极限切 除时间是否增加。 ⑷ 强行励磁对暂态稳定的影响 设置微机励磁装置投入强励功能,参考上面的实验步骤,设 置不同类型短路故障,观察强行励磁能否提高发电机电势,以 及它对暂态稳定的影响 ⑸ 异步运行和再同步的研究 参考上面的实验步骤,在发电机稳定异步运行时,观察并分 析功率,发电机的转差,振荡周期及各表的读数变化的特点。 在不切除发电机的情况下,研究调节原动机功率和发电机励 磁对系统恢复再同步的作用。

四、实验报告
1.整理不同短路类型下获得实验数据,通过对比,对不 同短路类型进行定性分析,详细说明不同短路类型和短路 点对系统的稳定性的影响。 2.通过试验中观察到的现象,说明提高暂态稳定有哪些, 如何进行相关操作实现提高发电机的暂态功率极限。 3.对失步处理的方法有哪些,理论根据是什么? 4.发电机组失步后,会有什么严重后果。

实验八

同步发电机V形曲线及零功率

因数测定实验

一 、实验目的
1.通过实验掌握V形曲线的测定方法 2.掌握同步发电机V形曲线的含义

二 、原理说明
同步发电机零功率因数负载特性实验是指保证发电机以额 定转速(n=n1)运行,电枢电流Ig=IN的情况下发电机端电压U 与励磁电流Ie的关系,即U=f(Ie)。零功率因数负载特性常采用同 步发电机带三相纯电感性负载实验测出,在实验室里,常使用 三相对称的电感线圈(本实验用三相感应自耦调压器和三相可 调负载箱的电抗器)作为电感负载,虽然这种负载不是纯电感 性的,但因COSΦ<0.2,可近似地认为负载是纯电感负载。在 没有纯电感性负载或发电机较大无法使用纯电感负载的情况下, 可以将发电机并联运行于U=UN的电网上来进行测试,发电机 的有功功率应该为零,调节发电机的励磁电流,零功率负载特 性要测量两个关键点,一点为调节发电机的励磁电流使无功电 流达到IM,此点为U=UN时对应的励磁电流Ie1,该点可以在V 形曲线测定时一起进行,另一点为做发电机稳态短路实验中测 取的Ig=IgN时对应的励磁电流Ie2,此点为零功率负载特性曲线 上U=0对应的点。

以上两点为同步发电机零功率负载特性曲线的两个关键点 U=0和U=UN,如果要绘制零功率因数负载特性曲线,可以通过 这两个关键点和空载特性曲线,利用零功率因数负载特性和空载 特性之间相差的特性三角形,用绘图的方法就可以求取零功率因 数特性曲线。同步发电机的“V”形曲线是指在有功功率保持不 变时,表示电枢电流Ig和励磁电流Ie的关系曲线Ig =f(Ie)。由于其 形状像字母“V”,故称为V形曲线。在不同的有功功率情况下对 应不同的V形曲线。功率值越大,曲线越上移。同步发电机V形 曲线明确地划分发电机励磁状态成正常、过励和欠励三种状态, 通过实验可证实,在原动机功率不变时,改变励磁电流将引起发 电机无功电流的改变,随之定子总电流也发生变化。通过V形曲 线,不仅可知发电机是处于过励状态、正常励磁,还是欠励状态, 同也可知发电机是向电网输出滞后无功功率,还是从电网吸收滞 后无功功率。

三 、实验内容与步骤
1.同步发电机V形曲线的测定 开电源前,调整实验台上各切换开关的位置,确保三个电压指 示为同一相电压或线电压;发电机运行方式为并网运行;发电机 励磁为手动励磁,他励;手动同期并网。 ⑴ 发电机组启机,建压,并网,双回线输电;保持系统电压 US=380V不变。 ⑵ 调节微机调速装置的增减速按钮,使输出有功功率P=0,并 在实验过程中保持P=0不变。

⑶ 调节手动励磁,观测励磁电流表的显示,Ie=4A时,记录下 对应的发电机电枢电流的数据(可任选一相电流),然后逐步减 小励磁电流直到电枢电流减小到最小值(此时无功功率表读数应 该为零),记录此时对应的励磁电流Ie和电枢电流Ig。然后继续 减小励磁电流,直到Ie=0,记录此时对应的电枢电流Ig。(观察 实验台上的电流表,可任选一相电流),注意在调节过程中,始 终保持P=0不变。(励磁电流改变时,有功功率和无功功率都会 发生变化,调节调速器使P不变,步骤⑷、⑸同样操作。)

⑷ 将有功功率增加到P=1kW,调节手动励磁,观测励磁电流 表的显示,Ie=4A时,记录下对应的电枢电流的数据,然后逐步 减小励磁电流直到电枢电流减小到最小值(此时无功功率表读数 应该为零),记录此时对应的励磁电流Ie和电枢电流Ig。然后继 续减小励磁电流,直到电机临界失步。记录临界状态的励磁电流 Ie和电枢电流Ig。实验数据记录在表8-1中。 ⑸ 将有功功率增加到P=2kW,重复实验步骤⑷。实验数据记 录在表8-1中。 ⑹ 实验完毕,通过调节发电机的转速和励磁电流把有功功率和 无功功率降到0,然后解列,停机,依次关闭电源。

表8-1 V形曲线测量实验数据表 US=400V I:A
发电机输出功率 测量参数 Ig Ie Ig Ie 4 4 4 1 2 3 4 0 0 5 6

P=0
P1=1kW P2=2kW

Ig
Ie

2.同步发电机零功率负载特性实验 在实验一中发电机短路实验时,记录电枢电流Ig=IgN时对应的 励磁电流Ie2。在完成实验二中P=0的V形曲线的测定实验时,记 录电枢电流Ig=IgN时对应的励磁电流Ie1。这两点的数据记录在 表8-2中。
表8-2 零功率负载特性曲线测量实验数据表
参数实验类型 发电机短路实验 P=0时的V形曲线实验 电枢电流Ig (A) 励磁电流Ie (A)

四、实验报告
1.整理实验数据,在同一坐标系中,绘制不同有功功率时的 V形曲线图,分析V形曲线图的特点和意义。 2.分析比较实验结果是否与理论相符,如不符合请分析原因。 3.通过实验,分析V形曲线,总结在不同的有功功率运行状 态下,如何避免的发电机组进入不稳定区。 4.分析:为什么只测取两个关键点和空载特性就可得到同步 发电机零功率负载特性。


友情链接:学习资料共享网 | 兰溪范文 | 伤城文章网 | 酷我资料网 | 省心范文网 | 海文库 | 学习资料共享网 | 兰溪范文 | 伤城文章网 | 酷我资料网 | 省心范文网 | 海文库 | 学习资料共享网 | 兰溪范文 | 伤城文章网 | 酷我资料网 | 省心范文网 | 海文库 | 学习资料共享网 | 兰溪范文 | 伤城文章网 | 酷我资料网 | 省心范文网 | 海文库 | 学习资料共享网 | 兰溪范文 | 伤城文章网 | 酷我资料网 | 省心范文网 | 海文库 | 学习资料共享网 | 兰溪范文 | 伤城文章网 | 酷我资料网 | 省心范文网 | 海文库 |
网站地图

文档资料共享网 nexoncn.com copyright ©right 2010-2020。
文档资料共享网内容来自网络,如有侵犯请联系客服。email:3088529994@qq.com